Оценка эффективности очистки воздуха минеральноволокнистыми сепараторными бумагами

УДК

DOI:

Аннотация

Изучено влияние композиции по волокну на эффективность очистки воздуха сепараторными бумагами, используемыми в испарительных элементах охладителей испарительного типа. Образцы сепараторных бумаг моделировали в лабораторных условиях из стекловолокна четырех марок, отличающихся номинальным диаметром (0,1; 0,25; 0,4; 0,6 мкм). Получены одно-, двух-, трех- и четырехкомпонентные образцы. Волокна в композиции варьировали в диапазоне от 0 до 100 % с шагом 25 %. Эффективность очистки воздуха оценивали по методу, основанному на определении размера наиболее проникающих частиц масляного аэрозоля (Most Penetration Particle Size). В ходе исследований установлено, что с помощью всех изученных композиций достигались классы очистки воздуха ЕРА (эффективный материал) и НЕРА (высокоэффективный). Исключение составлял образец, изготовленный  из 100 %-го ультратонкого стекловолокна номинальным диаметром 0,6 мкм. Дополнительно оценивали эффективность очистки воздуха для частиц размером 0,3 мкм. Размер наиболее проникающих частиц для большинства композиций составлял 0,1...0,15 мкм. Наименьшая эффективность отмечена для двухкомпонентных образцов, изготовленных из волокон номинальным диаметром 0,4 и 0,6 мкм соответственно. Это отвечает теоретическим представлениям и ранее полученным результатам: отсутствие в композиции более тонких волокон приводит к получению более грубых крупнопористых структур с меньшей эффективностью очистки воздуха. Эффективность очистки воздуха для частиц размером 0,3 мкм выше по сравнению с размером наиболее проникающих частиц, что соответствует положениям механики аэрозолей Фукса. Двухкомпонентные образцы, изготовленные из волокон номинального диаметра 0,4 и 0,6 мкм, имеют наименьшую эффективность очистки воздуха, так как отсутствие в их композиции более тонких волокон приводит к получению более грубых крупнопористых структур. Максимальная эффективность была достигнута для двух- и трехкомпонентных образцов, в которых суммарное содержание волокон номинальным диаметром 0,4 и 0,6 мкм не превышало 50 %. Эти образцы соответствовали классам очистки воздуха Н13, Н14. 

Сведения об авторах

А.С. Смолин¹, д-р техн. наук, проф.

Н.В. Щербак², канд. техн. наук, доц.

М.А. Лоренгель¹, асп.

Е.В. Дубовой³, асп.

¹Высшая школа технологии и энергетики Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна, ул. Ивана Черных, д. 4, Санкт-Петербург, Россия, 198095; е-mail: smolin@gturp.spb.ru

²Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; е-mail: n.sisoeva@narfu.ru

³Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, ул. Политехническая, д. 29, Санкт-Петербург, Россия, 195251;

е-mail: dubovoy.evgeniy@gmail.com

Ключевые слова

Для цитирования

Для цитирования: Смолин А.С., Щербак Н.В., Лоренгель М.А., Дубовой Е.В. Оценка эффективности очистки воздуха минеральноволокнистыми сепараторными бумагами // Лесн. журн. 2017. № 6. С. 126–134. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.6.126

Литература

1. ГК «Воздушные фильтры». Российское представительство компании «Libeltex», Бельгия. Режим доступа: www.filters.ru (дата обращения: 12.04.2017).

2. ГОСТ Р ЕН 1822-1–2010. Высокоэффективные фильтры очистки воздуха ЕРА, НЕРА и ULPA. Ч. 1. Классификация, методы испытаний, маркировка. Введ. 2013–12–01. М.: Стандартинформ, 2011. 19 с.

3. ГОСТ Р ЕН 1822-3–2012. Высокоэффективные фильтры очистки воздуха ЕРА, НЕРА и ULPA. Ч. 3. Испытания плоского фильтрующего материала. Введ. 2013–12–01. М.: Стандартинформ, 2013. 33 с.

4. Дубовый В.К. Бумагоподобные композиционные материалы на основе минеральных волокон: дис. … д-ра техн. наук. СПб., 2006. 370 с.

5. Дю А.В., Сысоева Н.В., Дубовый В.К. Новый метод оценки эффективности фильтровальных материалов // Изв. СПбЛТА. 2014. № 209. С. 221–229.

6. Кондиционирование. Современные решения. Бытовой испарительный кондиционер CD-ZYEV-06-13B. Режим доступа:  http://www.comfort-de-luxe.ru/index-evacooling1006.html (дата обращения: 12.04.2017).

7. Марийский ЦБК: офиц. сайт компании. Продукция. Режим доступа: http://marbum.ru/produkciya (дата обращения: 29.03.2017).

8. Мишненкова М.А., Дубовый В.К., Безлаковский А.И. Влияние диаметра стеклянных волокон на свойства фильтровальных материалов на основе минеральных волокон // Материалы 2-й междунар. науч.-техн. конф., посвященной памяти проф. В.И. Комарова. Архангельск: САФУ, 2013. С. 128–132.

9. Мишненкова М.А., Красиков В.Д., Дубовый В.К. Влияние структурных наноразмерных характеристик минерального волокна на проницаемость композитных фильтрационных материалов // Материалы 15-й междунар. науч.-практ. конф. «Высокие технологии, фундаментальные исследования, финансы». СПб., 2013. С. 186–189.

10. ООО «НПП «ФОЛТЕР». Фолтер – воздушные фильтры и пылеуловители. Режим доступа:  http://www.folter.ru/ (дата обращения: 12.04.2017).

11. ООО «Фильтрующие материалы». Производство воздушных фильтров. Режим доступа: http://filtrmat.ru (дата обращения: 13.04.2017).

12. Проектирование летнего охлаждения производственных помещений. Gold Air. Адиабатические испарительные охладители. Режим доступа:  http://new.losevon- line.ru/files/18/сold-аir-calculating-manual(1).pdf (дата обращения: 20.04.2017).

13. Сысоева Н.В. Современные методы оценки качества воздушных фильтров // Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов: материалы 2-й междунар. конф., посвященной памяти В.И. Комарова, 10–12 сент. 2013 г., Архангельск. Режим доступа: http://paper2011.narfu.ru/upload/iblock/f6a/Sysoeva.pdf (дата обращения: 13.04.2017).

14. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. М.: АН СССР, 1955. 353 c.

15. Andrew Industries Limited. Режим доступа: http://www.andrewindustries.com / company/history.cfm. (дата обращения: 25.04.2017).

16. Eberspacher. Air Conditioning. Режим доступа: https://www.eberspaecher.com/ en/products/air-conditioning.html. (дата обращения: 25.04.2017).

17. Hollingsworth and Vose. Режим доступа:  http://www.hollingsworth-vose.com/en. (дата обращения: 25.04.2017).

18. World’s First Personal Air Cooler. Режим доступа: https://evapolar.com. (дата обращения: 25.04.2017).

Поступила 25.05.17

Ссылка на английскую версию:

UDC 62-784.43

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.6.126

Estimating Efficiency of Air Cleaning by Mineral Fiber Separator Papers

A.S. Smolin¹, Doctor of Engineering Sciences, Professor

N.V. Shcherbak², Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

M.A. Lorengel’¹, Postgraduate Student

Е.V. Dybovoy³, Postgraduate Student

¹Higher School of Technology and Energy, Saint Petersburg State University of Industrial
Technologies and Design, ul. Ivana Chernykh, 4, Saint Petersburg, 198095, Russian
Federation; e-mail: smolin@gturp.spb.ru

²Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation; e-mail: n.sisoeva@narfu.ru

The paper presents the study results of the fiber furnish effect on the efficiency of air purification by separator papers used in evaporating elements of evaporative coolers. Samples of separator papers were modeled in laboratory conditions from glass fibers of four grades, differing in nominal diameter (0.1; 0.25; 0.4; 0.6 microns). We obtained one-, two-, three- and four-component samples. The fibers in the composition varied between 0 and 100 % in 25 % increments. The efficiency of air purification was evaluated by the method based on sizing of the most penetrating particles of oil aerosol (Most Penetration Particle Size). We achieved the EPA (effective material) and HEPA (highly effective) air purity classes by all studied compositions. The exception was a sample made of 100 % superfine glass fiber with a nominal diameter of 0.6 micron. Additionally, we evaluated the efficiency of air purification for particles of 0.3 micron in size. The size of the most penetrating particles for most compositions was 0.1...0.15 micron. The lowest efficiency was noted for two-component samples made of fibers with a nominal diameter of 0.4 and 0.6 micron, respectively. This corresponded to theoretical concepts and previously obtained results: the absence of finer fibers in the composition led to the production of coarsely structures with less efficient air purification. The efficiency of air purification for particles with a size of 0.3 micron was higher in comparison with the size of the most penetrating particles. This corresponded to the provisions of the Mechanics of Aerosols by Fuchs. Two-component samples made of fibers with a nominal diameter of 0.4 and 0.6 micron had the lowest efficiency of air purification, since the absence of thinner fibers in their composition resulted in coarsely structures. Maximum efficiency was achieved for two- and three-component samples in which the total content of fibers with a nominal diameter of 0.4 and 0.6 micron did not exceed
50 %. These samples corresponded to the H13, H14 air purity classes.

Keywords: separator paper, evaporating element, air purity class, glass fiber, purification efficiency.

REFERENCES

1. GK «Vozdushnye fil'try». Rossiyskoe predstavitel'stvo kompanii «Libeltex», Bel'giya [Group of Companies Vozdushnye Fil'try. The Russian Representative Office of the Company “Libeltex”, Belgium]. Available at: www.filters.ru (accessed 12.04.2017).

2. GOST R EN 1822-1–2010. Vysokoeffektivnye fil'try ochistki vozdukha EPA, HEPA i ULPA. Ch. 1. Klassifikatsiya, metody ispytaniy, markirovka [State Standard R EN 1822-1–2010. High Efficiency Air Filters (EPA, HEPA and ULPA). Part 1. Classification, Performance Testing, Marking]. Moscow, Standartinform Publ., 2011. 19 p. (In Russ.)

3. GOST R EN 1822-3–2012. Vysokoeffektivnye fil'try ochistki vozdukha EPA, HEPA i ULPA. Ch. 3. Ispytaniya ploskogo fil'truyushchego materiala [State Standard R EN 1822-3‒2012. High Efficiency Air Filters (ЕРА, HEPA and ULPA). Part 3. Testing Flat Sheet Filter Media]. Moscow, Standartinform Publ., 2013. 33 p. (In Russ.)

4. Dubovyy V.K. Bumagopodobnye kompozitsionnye materialy na osnove mineral'nykh volokon: dis. … d-ra tekhn. nauk [Paperlike Composites  Based on Mineral Fibers: Dr. Eng. Sci. Diss.]. Saint Petersburg, 2006. 370 p.

5. Dyu A.V., Sysoeva N.V., Dubovyy V.K. Novyy metod otsenki effektivnosti fil'troval'nykh materialov [New Assessment Method of Efficiency of Filter Materials]. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii (Izvestia SPbLTA) [News of the Saint Petersburg State Forest Technical Academy], 2014, iss. 209, pp. 221‒229.

6. Konditsionirovanie. Sovremennye resheniya. Bytovoy isparitel'nyy konditsioner CD-ZYEV-06-13B [Conditioning. Modern Solutions. Household Evaporative Air Conditioner CD-ZYEV-06-13B]. Available at: http://www.comfort-de-luxe.ru/index-evacooling 1006.html (accessed 12.04.2017).

7. Mariyskiy TsBK. Ofitsial'nyy sayt kompanii [Mari Pulp and Paper Mill. Official Website of the Company]. Available at: http://marbum.ru/produkciya (accessed 29.03.2017).

8. Mishnenkova M.A., Dubovyy V.K., Bezlakovskiy A.I. Vliyanie diametra steklyannykh volokon na svoystva fil'troval'nykh materialov na osnove mineral'nykh volokon [The Effect of the Glass Fibers Diameter on the Properties of Filter Materials Based on Mineral Fibers]. Materialy 2-y mezhdunar. nauch.-tekhn. konf., posvyashchennoy pamyati prof. V.I. Komarova [Proc. 2nd Int. Sci. Techn. Conf., Dedicated to the Memory of Prof. V.I. Komarov]. Arkhangelsk, NArFU Publ., 2013, pp. 128‒132. (In Russ.)

9. Mishnenkova M.A., Krasikov V.D., Dubovyy V.K. Vliyanie strukturnykh nanorazmernykh kharakteristik mineral'nogo volokna na pronitsaemost' kompozitnykh fil'tratsionnykh materialov [The Effect of Structural Nanosized Characteristics of Mineral Fibers on the Permeability of Composite Filtration Materials]. Materialy 15-y mezhdunar. nauch.-prakt. konf. «Vysokie tekhnologii, fundamental'nye issledovaniya, finansy» [Proc. 15th Int. Sci. Practical Conf. “High Technologies, Basic Research, Finance”]. Saint Petersburg, 2013, pp. 186‒189. (In Russ.)

10. OOO «NPP «FOLTER». Folter – vozdushnye fil'try i pyleuloviteli [OOO Research and Production Enterprise FOLTER. Folter ‒ Air Filters and Dust Collectors]. Available at: http://www.folter.ru (accessed 12.04.2017).

11. OOO «Fil'truyushchie materialy». Proizvodstvo vozdushnykh fil'trov
[OOO Fil'truyushchie materialy. Production of Air Filters]. Available at: http://filtrmat.ru (accessed 13.04.2017).

12. Proektirovanie letnego okhlazhdeniya proizvodstvennykh pomeshcheniy. Gold Air. Adiabaticheskie isparitel'nye okhladiteli [Designing of Summer Cooling of Industrial Premises. Gold Air. Adiabatic Evaporative Coolers]. Available at: http://new.losevon- line.ru/files/18/сold-аir-calculating-manual(1).pdf (accessed 20.04.2017).

13. Sysoeva N.V. Sovremennye metody otsenki kachestva vozdushnykh fil'trov [Modern Methods for Assessing the Quality of Air Filters]. Problemy mekhaniki tsellyulozno-bumazhnykh materialov: materialy mezhdunar. konf. 10–12 sentyabrya 2013 g., Arkhangel'sk [Problems of Mechanics of Pulp and Paper Materials: Proc. Inter. Conf. 10‒12 September 2013, Arkhangelsk]. Available at: http://paper2011.narfu.ru/upload/iblock /f6a/Sysoeva.pdf (accessed 13.04.2017).

14. Fuks N.A. Mekhanika aerozoley [Mechanics of Aerosols]. Moscow, USSR Academy of Sciences Publ., 1955. 353 p. (In Russ.)

15. Andrew Industries Limited. Available at: http://www.andrewindustries.com/ company/history.cfm (accessed 25.04.2017).

16. Eberspacher. Air Conditioning. Available at: https://www.eberspaecher.com/en/ products/air-conditioning.html (accessed 25.04.2017).

17. Hollingsworth and Vose. Available at:  http://www.hollingsworth-vose.com/en (accessed 25.04.2017).  

18. World’s First Personal Air Cooler. Available at: https://evapolar.com (accessed 25.04.2017). 

Received on May 25, 2017

For citation: Smolin A.S., Shcherbak N.V., Lorengel’ M.A., Dybovoy Е.V. Estimating
Efficiency of Air Cleaning by Mineral Fiber Separator Papers. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2017, no. 6, pp. 126–134. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.6.126